BR102020013873A2

BR102020013873A2 - ELECTRICAL INTELLIGENT COMPLETION SYSTEM AND METHOD IN RESERVOIRS THAT ALLOW OPEN WELL COMPLETION

Info

Publication number: BR102020013873A2
Application number: BR102020013873-1A
Authority: BR
Inventors: Manoel Feliciano Da Silva Junior; Marcello Marques; Fabio Rosas Gutterres; Eduardo Schnitzler; Luciano Ferreira Goncalez
Original assignee: Petróleo Brasileiro S.A. - Petrobras
Priority date: 2020-07-07
Filing date: 2020-07-07
Publication date: 2022-01-18
Also published as: US11624261B2; MX2021008206A; US20220010676A1

Abstract

sistema e método de completação inteligente elétrica em reservatórios que permitam a completação a poço aberto. a presente invenção faz referência a um sistema e um método a serem aplicados em múltiplas zonas de controle de influxo e efluxo em uma completação desacoplada a poço aberto. a invenção pode atender, por exemplo, às complexidades e limitações de controle hidráulico em reservatórios carbonáticos do pré-sal brasileiro, os quais são caracterizados por altas pressões e vazões, grandes extensões verticais de reservatório, alto potencial de incrustação, e alto potencial de perdas durante as operações de perfuração e completação.intelligent electrical completion system and method in reservoirs that allow open-hole completion. the present invention refers to a system and a method to be applied in multiple inflow and outflow control zones in an open well decoupled completion. the invention can address, for example, the complexities and limitations of hydraulic control in Brazilian pre-salt carbonate reservoirs, which are characterized by high pressures and flows, large vertical extensions of reservoir, high fouling potential, and high potential for losses. during drilling and completion operations.

Description

ELECTRICAL INTELLIGENT COMPLETION SYSTEM AND METHOD IN RESERVOIRS THAT ALLOW OPEN WELL COMPLETION

Field of Invention

[0001] A presente invenção descreve um sistema e um método a serem aplicados múltiplas zonas de controle de influxo e efluxo em uma completação desacoplada a poço aberto.[0001] The present invention describes a system and a method for applying multiple inflow and outflow control zones in an open well decoupled completion.

Description of the State of the Technique

[0002] A tecnologia de controle hidráulico utilizada atualmente limita o número de zonas controladas remotamente a três: pelo espaço físico ocupado, pelo número de penetrações no Tubing Hanger (componente instalado na cabeça do poço, responsável pela sustentação mecânica da coluna de produção), e pela complexidade operacional na instalação e workover (intervenção no poço) de uma coluna contendo múltiplos packers (obturadores de fundo de poço) e linhas de controle em um poço revestido e canhoneado. O controle do atuador hidráulico das válvulas é dependente do Subsea Control Module (SCM) da Árvore de Natal Molhada (ANM) e o sistema de monitoramento compartilha potência elétrica e comunicação com o SCM da ANM.[0002] The hydraulic control technology currently used limits the number of remotely controlled zones to three: by the physical space occupied, by the number of penetrations in the Tubing Hanger (component installed in the wellhead, responsible for the mechanical support of the production column), and the operational complexity in the installation and workover (well intervention) of a column containing multiple packers (downhole plugs) and control lines in a coated and perforated well. Hydraulic actuator control of the valves is dependent on the Wet Christmas Tree (ANM) Subsea Control Module (SCM) and the monitoring system shares electrical power and communication with the ANM SCM.

[0003] Devido ao alto potencial de perda de fluido durante as operações de perfuração e completação de poços do Pré-Sal, o método de completação passou a exigir o uso de um sistema de completação inferior desacoplada e a necessidade de packers de poço aberto expansíveis para garantir a seletividade, além de válvulas mecânicas para isolar o poço durante a instalação da completação inferior. Nesse método, apenas a completação superior possui válvulas controladas remotamente, limitando o número de zonas pelo número máximo de anulares concêntricos. O limite passa a ser duas zonas em poço com fase reservatório de 8 ½” e três em poço com fase reservatório 12 ¼”. Alternativas de diâmetros maiores ficam inviabilizadas pelo custo e complexidade da perfuração.[0003] Due to the high potential for fluid loss during drilling and completion operations in pre-salt wells, the completion method began to require the use of a decoupled lower completion system and the need for expandable open well packers to ensure selectivity, in addition to mechanical valves to isolate the well during the installation of the lower completion. In this method, only the top completion has remotely controlled valves, limiting the number of zones by the maximum number of concentric annulars. The limit becomes two zones in a well with an 8 ½” reservoir phase and three in a well with a 12 ¼” reservoir phase. Larger diameter alternatives are made unfeasible by the cost and complexity of drilling.

[0004] O packer expansível é um obturardor de fundo de poço, cuja função é garantir a seletividade (isolamento) entre regiões de produção ou injecção. O equipamento se caracteriza por possur uma camisa metalo-elastomérica expansível com área de vedação muito maior que as encontradas em outros tipos de packer.[0004] The expandable packer is a downhole obturator, whose function is to guarantee selectivity (isolation) between production or injection regions. The equipment is characterized by having an expandable metal-elastomeric jacket with a much larger sealing area than those found in other types of packers.

[0005] A estimulação em poços utilizando ambas as configurações descritas acima são limitadas pela grande extensão das zonas e pouca acessibilidade ao tratamento da formação.[0005] Stimulation in wells using both configurations described above are limited by the large extension of the zones and poor accessibility to the treatment of the formation.

[0006] A operação de estimulação minimiza o dano devido as operações de construção do poço e garante uma produtividade ou injetividade mínima aceitável para o poço em cada zona. Tipicamente no Pré-Sal Brasileiro caracteriza-se por ser um tratamento com ácido (acidificação).[0006] The stimulation operation minimizes damage due to well construction operations and guarantees a minimum acceptable productivity or injectivity for the well in each zone. Typically, the Brazilian Pre-Salt is characterized by being a treatment with acid (acidification).

[0007] O alto potencial de incrustação, característico dos poços do Pré-Sal, também é um problema para as operações de completação, seja pelo aumento das restrições ao fluxo, seja pela dificuldade dos projetos de equipamentos de Completação Inteligente em garantir a minimização da adesão da incrustação (prevenção), ou sua remoção mecânica (mitigação).[0007] The high fouling potential, characteristic of Pre-Salt wells, is also a problem for completion operations, either because of the increase in flow restrictions, or because of the difficulty of Intelligent Completion equipment projects in guaranteeing the minimization of the adhesion of scale (prevention), or its mechanical removal (mitigation).

[0008] Outra questão recorrente para os equipamentos de Completação Inteligente, em especial para as válvulas, é a confiabilidade no ciclo de vida do poço.[0008] Another recurring issue for Smart Completion equipment, especially for valves, is the reliability in the well life cycle.

[0009] Os princípios básicos desta invenção são: a flexibilidade na utilização de uma rede de automação tolerante à falha de fundo de poço que, através de uma arquitetura de barramento, permite um número de nós limitado apenas pela potência elétrica disponível; a utilização de um acoplador de proximidade, que permite o uso de um sistema de completação inferior desacoplada; a utilização de um atuador elétrico baseado em motor de fluxo magnético axial; a utilização de válvulas de controle de fluxo do tipo gaiola (anular/coluna), ou esfera (coluna/coluna).[0009] The basic principles of this invention are: flexibility in using a downhole fault-tolerant automation network that, through a bus architecture, allows a number of nodes limited only by the electrical power available; the use of a proximity coupler, which allows the use of a decoupled lower completion system; the use of an electric actuator based on an axial magnetic flux motor; the use of cage (annular/column) or ball (column/column) flow control valves.

[0010] O documento PI0506114A revela um procedimento para completação de poços perfurados. No geral, visa melhorar o nível de controle eficiente sobre o fluxo de fluido proveniente ou direcionado para uma ou mais formações. Diferentemente desta invenção, não faz referência ao tipo de válvula, nem ao motor de fluxo magnético axial dos atuadores, além do sistema ser diferente.[0010] Document PI0506114A discloses a procedure for completing drilled wells. Overall, it aims to improve the level of efficient control over the flow of fluid from or to one or more formations. Unlike this invention, it does not refer to the type of valve, nor to the axial magnetic flux motor of the actuators, in addition to the system being different.

[0011] O documento WO2016049726A1 revela um sistema de completação inteligente em uma ou várias zonas de produção, incluindo mecanismos e dispositivos capazes de promover uma exploração de poço mais segura, mais eficiente, e mais viável economicamente. Diferentemente da invenção, não faz referência ao uso de acoplador de proximidade para completação inferior desacoplada, ou de um atuador elétrico baseado em motor de fluxo magnético axial. Além disso, o método proposto pela invenção é diferente.[0011] The document WO2016049726A1 discloses an intelligent completion system in one or several production zones, including mechanisms and devices capable of promoting safer, more efficient, and more economically viable well exploration. Unlike the invention, it does not refer to the use of a proximity coupler for decoupled bottom completion, or an electric actuator based on an axial magnetic flux motor. Furthermore, the method proposed by the invention is different.

[0012] O documento WO2016175827A1 consiste em um conjunto de completação utilizado em uma seção de poço aberto de exploração e, especificamente, um conjunto de completação inteligente com base em revestimento alimentado remotamente. Diferentemente da presente invenção, não cita uma rede de automação tolerante à falha de fundo de poço e nem de um acoplador de proximidade, além do sistema ser diferente.[0012] The document WO2016175827A1 consists of a completion set used in an exploration open hole section and specifically a smart completion set based on remotely fed casing. Unlike the present invention, it does not mention a downhole fault-tolerant automation network or a proximity coupler, in addition to the system being different.

[0013] Os documentos encontrados no Estado da Técnica não possuem as características únicas que serão apresentadas detalhadamente a seguir.[0013] The documents found in the State of the Art do not have the unique characteristics that will be presented in detail below.

Brief Description of the Invention

[0014] A presente invenção trata de um sistema e um método a serem aplicados em múltiplas zonas de controle de influxo e efluxo em uma completação desacoplada a poço aberto.[0014] The present invention deals with a system and a method to be applied in multiple inflow and outflow control zones in an open well decoupled completion.

[0015] O sistema e método, objetos desta invenção, podem atender, por exemplo à complexidade e limitações de controle hidráulico verificadas em reservatórios carbonáticos do Pré-Sal brasileiro, caracterizados por altas pressões e vazões, grandes extensões verticais de reservatório, alto potencial de incrustação, e alto potencial de perdas durante as operações de perfuração e completação.[0015] The system and method, objects of this invention, can meet, for example, the complexity and limitations of hydraulic control verified in Brazilian pre-salt carbonate reservoirs, characterized by high pressures and flows, large vertical extensions of reservoir, high potential for fouling, and high potential for losses during drilling and completion operations.

Brief Description of Drawings

[0016] A presente invenção será descrita com maiores detalhes a seguir, com referência às figuras em anexo que, de uma forma esquemática e não limitativa do escopo inventivo, representam exemplos de realização dela. As figuras são:

- A Figura 1, a qual ilustra a Completação Inteligente Elétrica com completação inferior desacoplada a poço aberto. Os itens numerados são: (1) SCS (Sistema de Controle e Supervisão), (2) UDEH (Unidade de Distribuição Eletro-Hidráulica), (3) SCM-COMP (Subsea Control Module Completion ou Módulo de Controle Submarino da Completação), (4) Conector Elétrico Molhado entre TH (Tubing Hanger) e ANM (Árvore de Natal Molhada), (5) AP (Acoplador de Proximidade) e JEE (Junta de Expansão Elétrica), (6) STC (Sistema de Telemetria e Controle), (7) SCF (Sistema de Controle de Fluxo) e SMP (Sistema de Monitoramento de Poço), (8) packer de poço aberto expansível;
- A Figura 2, a qual ilustra a instalação da Completação Inteligente Elétrica em duas corridas. Os itens indicados nela são: (a) instalação da completação inferior, (1) COT com Running Tool e STC de workover, (b) instalação da completação inferior (2) COT com Running Tool em operação through tubing para confirmação de funcionamento da completação inferior (STC de workover em falha), (c) instalação da completação superior;
- A Figura 3, a qual ilustra (a) Diagrama de blocos da completação inteligente em rede de automação tolerante à falha (com redundância do barramento elétrico). Os itens indicados nela são: (1) SCS (Sistema de Controle e Supervisão), (2) UDEH (Unidade de Distribuição EletroHidráulica), (3) SCM-COMP (Subsea Control Module Completion ou Módulo de Controle Submarino da Completação), (4) Conector Elétrico Molhado entre o TH (Tubing Hanger) e ANM (Árvore de Natal Molhada), (5) AP (Acoplador de Proximidade), (6) STC (Sistema de Telemetria e Controle), (7) e (8) SCF (Sistema de Controle de Fluxo), e (9) SMP (Sistema de Monitoramento de Poço) das zonas 1, 2 e N. (b) Diagrama de blocos da completação inteligente em rede (sem redundância do barramento elétrico), (1) SCS (Sistema de Controle e Supervisão), (2) UDEH (Unidade de Distribuição Eletro-Hidráulica), (3) SCM-COMP (Subsea Control Module Completion ou Módulo de Controle Submarino da Completação), (4) Conector Elétrico Molhado entre o TH (Tubing Hanger) e ANM (Árvore de Natal Molhada), (5) AP (Acoplador de Proximidade), (6) STC (Sistema de Telemetria e Controle), (7) e (8) (Sistema de Controle de Fluxo) e (9) SMP (Sistema de Monitoramento de Poço) das zonas 1, 2 e N;
- A Figura 4, a qual ilustra (1) Barramento de rede de automação tolerante à falha, (2) Transceptor, (3) Controlador de rede, (4) Controlador do atuador da válvula, (5) Sensores de condição interna, (6) Inversor, (7) Motor espiral (AFPM), (8) Válvula de camisa deslizante e esfera 4 ½” e 5 ½”, (9) Sensor de Corrente, (10) Sensor de posição linear e angular, (11) Sensor de vibração;
- A Figura 5, a qual ilustra (1) Barramento de rede de automação tolerante à falha, (2) Transceptor, (3) Controlador de rede, (4) Controlador de sensor (5) Sensores de condição interna, (6) Condicionador, (7) Transdutor.

[0016] The present invention will be described in more detail below, with reference to the attached figures which, in a schematic form and not limiting the inventive scope, represent examples of its realization. The figures are:

- Figure 1, which illustrates the Electric Smart Completion with lower completion decoupled to open well. The numbered items are: (1) SCS (Control and Supervision System), (2) UDEH (Electro-Hydraulic Distribution Unit), (3) SCM-COMP (Subsea Control Module Completion), (4) Wet Electrical Connector between TH (Tubing Hanger) and ANM (Wet Christmas Tree), (5) AP (Proximity Coupler) and JEE (Electrical Expansion Joint), (6) STC (Telemetry and Control System) , (7) SCF (Flow Control System) and SMP (Well Monitoring System), (8) expandable open pit packer;
- Figure 2, which illustrates the installation of the Electric Smart Completion in two runs. The items indicated therein are: (a) installation of the lower completion, (1) COT with Running Tool and workover STC, (b) installation of the lower completion (2) COT with Running Tool in through tubing operation to confirm that the completion is working lower (failed workover STC), (c) installation of upper completion;
- Figure 3, which illustrates (a) Block diagram of intelligent completion in a fault-tolerant automation network (with electrical bus redundancy). The items indicated therein are: (1) SCS (Control and Supervision System), (2) UDEH (Electro-Hydraulic Distribution Unit), (3) SCM-COMP (Subsea Control Module Completion), ( 4) Wet Electrical Connector between TH (Tubing Hanger) and ANM (Wet Christmas Tree), (5) AP (Proximity Coupler), (6) STC (Telemetry and Control System), (7) and (8) SCF (Flow Control System), and (9) SMP (Well Monitoring System) of zones 1, 2 and N. (b) Block diagram of intelligent network completion (no busbar redundancy), (1 ) SCS (Control and Supervision System), (2) UDEH (Electro-Hydraulic Distribution Unit), (3) SCM-COMP (Subsea Control Module Completion), (4) Wet Electrical Connector between o TH (Tubing Hanger) and ANM (Wet Christmas Tree), (5) AP (Proximity Coupler), (6) STC (Telemetry and Control System), (7) and (8) (F luxury) and (9) SMP (Well Monitoring System) of zones 1, 2 and N;
- Figure 4, which illustrates (1) Fault-tolerant automation network bus, (2) Transceiver, (3) Network controller, (4) Valve actuator controller, (5) Internal condition sensors, ( 6) Inverter, (7) Spiral motor (AFPM), (8) Sliding sleeve and ball valve 4 ½” and 5 ½”, (9) Current sensor, (10) Linear and angular position sensor, (11) vibration sensor;
- Figure 5, which illustrates (1) Fault-tolerant automation network bus, (2) Transceiver, (3) Network controller, (4) Sensor controller (5) Internal condition sensors, (6) Conditioner , (7) Transducer.

Detailed Description of the Invention

[0017] A Completação Inteligente Elétrica com completação inferior desacoplada a poço aberto, objeto desta invenção, é caracterizada pelos subsistemas apresentados na Figura 1:

- Item (1) compreende o módulo do SCS (Sistema de Controle e Supervisão) instalado na unidade de produção;
- Item (2) compreende uma UDEH (Unidade de Distribuição EletroHidráulica) formado por um umbilical de controle compartilhado e unidade de distribuição;
- Item (3) compreende um SCM-COMP (Módulo de Controle Submarino da Completação);
- Item (4) compreende um ou dois conectores elétricos molhados na ANM;
- Item (5) compreende um AP (acoplador de proximidade), equipamento responsável pela desconexão e reconexão da coluna de produção ou injeção mantendo as linhas de controle elétricas funcionais, e uma JEE (junta de expansão elétrica) equipamento que permite o balanceio (space out) da coluna de produção ou injeção para assentamento e travamento do supensor de coluna (Tubing Hanger) com passagem de linhas de controle elétricas. Alternativamente, em caso de contingência, deverá ser utilizado o conjunto WDT+JEEH . O WDT (Wet Disconnection Tool) e a JEEH (Junta de Expansão Eletro-Hidráulica) desempenham respectivamente a mesma função dos equipamentos anteriores só que agora incluem as linhas de controle hidráulicas adicionalmente às elétricas;
- Item (6) compreende um STC (Sistema de Telemetria e Controle);
- Item (7) compreende um SCF (Sistema de Controle de Fluxo) e um SMP (Sistema de Monitoramento de Poço) contendo atuador elétrico baseado em motor de fluxo magnético axial e válvula de camisa deslizante 4 ½”, 5 ½” ou esfera com sensores de posição, vibração, pressão e temperatura;
- Item (8) compreende um packer de poço aberto expansível com passagens.

[0017] The Electric Intelligent Completion with lower completion decoupled to open well, object of this invention, is characterized by the subsystems shown in Figure 1:

- Item (1) comprises the SCS module (Control and Supervision System) installed in the production unit;
- Item (2) comprises a UDEH (Electro-Hydraulic Distribution Unit) formed by a shared control umbilical and distribution unit;
- Item (3) comprises an SCM-COMP (Submarine Completion Control Module);
- Item (4) comprises one or two wet electrical connectors on the ANM;
- Item (5) comprises an AP (proximity coupler), equipment responsible for disconnecting and reconnecting the production or injection column keeping the electrical control lines functional, and a JEE (electrical expansion joint) equipment that allows balancing (space out) of the production or injection column for laying and locking the column hanger (Tubing Hanger) with the passage of electrical control lines. Alternatively, in case of contingency, the WDT+JEEH set should be used. The WDT (Wet Disconnection Tool) and the JEEH (Electro-Hydraulic Expansion Joint) respectively perform the same function as the previous equipment, but now they include the hydraulic control lines in addition to the electric ones;
- Item (6) comprises an STC (Telemetry and Control System);
- Item (7) comprises an SCF (Flow Control System) and an SMP (Well Monitoring System) containing an electric actuator based on an axial magnetic flux motor and a 4 ½”, 5 ½” sliding sleeve valve or ball with position, vibration, pressure and temperature sensors;
- Item (8) comprises an expandable open pit packer with passages.

[0018] Os subsistemas que compõe a Completação Inteligente Elétrica apresentados na Figura 1 desta invenção, resolvem ou minimizam os desafios de completação do cenário do Pré-Sal brasileiro, caracterizado por altas pressões e vazões, grandes extensões verticais de reservatório, alto potencial de incrustação, e alto potencial de perda severa de fluidos.[0018] The subsystems that make up the Intelligent Electric Completion presented in Figure 1 of this invention, solve or minimize the challenges of completing the Brazilian Pre-Salt scenario, characterized by high pressures and flows, large vertical extensions of reservoir, high fouling potential , and high potential for severe fluid loss.

[0019] A instalação da Completação Inteligente Elétrica é dividida em duas partes, conforme mostrado na Figura 2. Na primeira parte é instalada a completação inferior (cauda), mantendo o monitoramento e a movimentação das válvulas sem cabo através do STC (Sistema de Telemetria e Controle) de workover. Na segunda parte é instalada a coluna de produção (COP) ou coluna de injeção (COI).[0019] The installation of the Electric Intelligent Completion is divided into two parts, as shown in Figure 2. In the first part, the lower completion (tail) is installed, maintaining the monitoring and movement of the valves without cable through the STC (Telemetry System and Control) of workover. In the second part, the production column (COP) or injection column (COI) is installed.

[0020] A sequência de instalação feita em duas corridas é apresentada a seguir.

- Descer COT (Coluna de Trabalho) com Running Tool, STC (Sistema de Telemetria e Controle) de workover (STC + AP (Acoplador de Proximidade) + Módulo TSF (Módulo de Telemetria Sem Fio) + Módulo de Baterias, ou Módulo de Telemetria de Proximidade (operação through tubing) com válvulas abertas;
- Efetuar, opcionalmente, posicionamento de quelante ou ácido fraco no poço aberto;
- Fechar ICVs - Interval Control Valve (Válvulas de Completação Inteligente) com atuação via STC (Sistema de Telemetria e Controle) de workover ou Módulo de Telemetria de Proximidade;
- Assentar packer ft (feedthrough) e packers de poço aberto expansíveis (contra running tool e válvulas);
- Efetuar teste de integridade do packer feedthroug;
- Efetuar, opcionalmente, teste de estanqueidade dos packers intermediários, abrindo ICV’s e injetando nas formações. Ao injetar nas formações (reservatórios) é possível, a partir de técnicas como o fall-off (pressão transiente), avaliar a injetividade da zona e, indiretamente, se há perda da seletividade (isolamento) devido aos packers, o que indicaria a falha no assentamento. Na prática, observa-se o fall-off diferencial em cada zona (via sensores de pressão) e, com isso, é possível verificar o assentamento dos packers.
- Fechar a ICV (Válvula de Completação Inteligente) e testar de há vazamento. O teste caracteriza o final da instalação da completação inferior;
- Liberar Running Tool com STC de workover;
- Retirar COT- Coluna de Trabalho;
- Descer completação superior com AP (Acoplador de Proximidade) e JEE (Junta de Expansão Elétrica);
- Assentar e travar AP;
- Liberar JEE;
- Assentar e travar TH (Tubing Hanger) e efetuar testes do TH e COP (Coluna de Produção)/ COI (Coluna de Injeção);
- Abrir ICV inferior;
- Efetuar estimulação da zona inferior;
- Fechar ICV inferior e abrir ICV intermediária inferior;
- Efetuar estimulação da zona intermediária inferior;
- Fechar ICV intermediária inferior e abrir ICV intermediária superior;
- Efetuar estimulação da zona intermediária superior;
- Fechar ICV intermediária superior e abrir ICV superior;
- Efetuar estimulação da zona superior;
- Fechar e testar ICV’s e DHSV (Válvula de Segurança de Subsuperfície);
- Abandonar poço para SESV- Subsea Equipment Support Vessel e instalar ANM (Árvore de Natal Molhada).

[0020] The two-run installation sequence is shown below.

- Descend COT (Work Column) with Running Tool, STC (Telemetry and Control System) workover (STC + AP (Proximity Coupler) + TSF Module (Wireless Telemetry Module) + Batteries Module, or Telemetry Module Proximity (through tubing operation) with open valves;
- Optionally place a chelator or weak acid in the open well;
- Close ICVs - Interval Control Valve (Intelligent Completion Valves) operating via the workover STC (Telemetry and Control System) or Proximity Telemetry Module;
- Seat packer ft (feedthrough) and expandable open pit packers (against running tool and valves);
- Perform integrity test of the feedthroug packer;
- Optionally carry out a leak test on the intermediate packers, opening ICV's and injecting them into the formations. When injecting into the formations (reservoirs) it is possible, using techniques such as fall-off (transient pressure), to evaluate the injectivity of the zone and, indirectly, if there is a loss of selectivity (isolation) due to the packers, which would indicate the failure in the settlement. In practice, the differential fall-off is observed in each zone (via pressure sensors) and, with this, it is possible to verify the seating of the packers.
- Close the ICV (Intelligent Completion Valve) and test for leakage. The test characterizes the end of the installation of the lower completion;
- Release Running Tool with workover STC;
- Remove COT- Work Column;
- Lower top completion with AP (Proximity Coupler) and JEE (Electric Expansion Joint);
- Seat and lock AP;
- Release JEE;
- Seat and lock TH (Tubing Hanger) and perform TH and COP (Production Column) / COI (Injection Column) tests;
- Open lower LCI;
- Perform stimulation of the lower zone;
- Close lower ICV and open lower intermediate ICV;
- Perform stimulation of the lower intermediate zone;
- Close lower intermediate ICV and open upper intermediate ICV;
- Perform stimulation of the upper intermediate zone;
- Close upper intermediate ICV and open upper ICV;
- Perform stimulation of the upper zone;
- Close and test ICV's and DHSV (Subsurface Safety Valve);
- Abandon well for SESV- Subsea Equipment Support Vessel and install ANM (Wet Christmas Tree).

[0021] O exemplo de sequência apresentada é para um poço com 4 (quatro) zonas produtoras ou injetoras. Isso significa 4 (quatro) intervalos que serão estimulados. Assim, o processo é repetido para cada zona: superior, intermediária superior, intermediária inferior, e inferior. Apenas uma zona recebe o tratamento de cada vez; por isso, somente uma válvula está aberta e as demais permanecem fechadas.[0021] The sequence example presented is for a well with 4 (four) producing or injection zones. This means 4 (four) intervals that will be stimulated. Thus, the process is repeated for each zone: upper, upper-middle, lower-middle, and lower. Only one zone receives treatment at a time; therefore, only one valve is open and the others remain closed.

[0022] A Completação Inteligente Elétrica, objeto desta invenção, é dividida nos subsistemas SCS (Sistema de Controle e Supervisão), caracterizado por um sistema distribuído em rede de automação tolerante à falha, e STC (Sistema de Telemetria e Controle).[0022] The Intelligent Electrical Completion, object of this invention, is divided into subsystems SCS (Control and Supervision System), characterized by a fault-tolerant distributed automation network, and STC (Telemetry and Control System).

[0023] O SCS é formado por um conjunto de modems power-overcommunication, tipo ponto-multiponto, da superfície até o módulo de controle submarino da completação (SCM-COMP) e tornam a alimentação elétrica e a comunicação dos nós da rede transparentes ao layout físico submarino, conforme apresentado na Figura 3, para um exemplo de umbilical compartilhado. O módulo de controle submarino serve como repetidor inteligente, permitindo acesso de controle e dados do sistema em caso de falha no umbilical.[0023] The SCS is formed by a set of power-overcommunication modems, point-multipoint type, from the surface to the submarine completion control module (SCM-COMP) and make the power supply and communication of the network nodes transparent to the subsea physical layout, as shown in Figure 3, for an example of a shared umbilical. The subsea control module serves as an intelligent repeater, allowing access to control and system data in the event of an umbilical failure.

[0024] No poço o STC serve como gateway, uma passagem inteligente entre ambientes distintos, permitindo não só o acesso de controle e dados, mas a conversão da rede em uma rede padrão da indústria, viabilizando a integração dos nós de rede independentemente do fabricante.[0024] In the well, the STC serves as a gateway, an intelligent passage between different environments, allowing not only control and data access, but the conversion of the network into an industry standard network, enabling the integration of network nodes regardless of the manufacturer. .

[0025] Na instalação é utilizado o STC de workover, formado por uma versão do STC equipada com módulo de telemetria sem fio, módulo de baterias, e AP superior. O sistema de telemetria e controle (STC) de workover é utilizado apenas durante a instalação da completação, ou durante um workover para permitir o funcionamento da completação inteligente em conjunto com a COT (coluna de trabalho). A Figura 3 mostra a rede de automação que é o coração do SCS, com redundância (a) e sem redundância (b).[0025] The workover STC is used in the installation, formed by a version of the STC equipped with a wireless telemetry module, battery module, and upper AP. The workover telemetry and control (STC) system is used only during completion installation, or during a workover to allow intelligent completion to work in conjunction with the TOC (work column). Figure 3 shows the automation network that is the heart of the SCS, with redundancy (a) and without redundancy (b).

[0026] O AP (Acoplador de Proximidade) viabiliza a completação inferior desacoplada, permitindo alimentação elétrica e comunicação na instalação e na reentrada da completação inteligente elétrica.[0026] The AP (Proximity Coupler) enables the decoupled lower completion, allowing electrical supply and communication in the installation and in the re-entry of the electrical intelligent completion.

[0027] O SMP (Sistema de Monitoramento de Poço) é composto por sensores de pressão e temperatura pontuais ou quase distribuídos (jargão utilizado na indústria para caracterizar um conjunto de sensores em série, tipicamente em número superior a 10). Pelo fato de serem nós da rede de automação, ficam garantidas a conectividade e a interoperabilidade.[0027] The SMP (Well Monitoring System) is composed of point or quasi-distributed pressure and temperature sensors (jargon used in the industry to characterize a set of sensors in series, typically in number greater than 10). As they are nodes of the automation network, connectivity and interoperability are guaranteed.

[0028] O SCF (Sistema de Controle de Fluxo) compreende uma válvula atuada por motor AFPM (Axial Flux Permanent Magnet) espiral, conforme mostrado na Figura 4. O motor permite o controle de posição da válvula através do movimento helicoidal, seja para válvula tipo gaiola, seja para válvula tipo esfera. O principal diferencial da válvula está na simplificação do projeto mecânico pela utilização do motor APFM espiral (tanto para válvula tipo gaiola, como para válvula tipo esfera) e por minimizar o efeito da passagem do atrito estático para o dinâmico mesmo na presença de debri (resíduos sólidos de qualquer natureza, de pequena dimensão) e incrustação.[0028] The SCF (Flow Control System) comprises a valve actuated by a spiral AFPM (Axial Flux Permanent Magnet) motor, as shown in Figure 4. The motor allows valve position control through helical movement, either for valve cage-type or ball-type valve. The valve's main differential lies in the simplification of the mechanical design by using the spiral APFM motor (both for cage-type valves and for ball-type valves) and for minimizing the effect of the passage from static to dynamic friction, even in the presence of debris (waste solids of any nature, small size) and encrustation.

[0029] O barramento de rede de automação tolerante à falha está representado na Figura 4 e Figura 5.[0029] The fault-tolerant automation network bus is represented in Figure 4 and Figure 5.

Claims

ELECTRICAL INTELLIGENT COMPLETION SYSTEM, characterized by being divided into the following subsystems:

a) SCS (Control and Supervision System);
b) STC (Telemetry and Control System);
c) AP (Proximity Coupler);
d) SCF (Flow Control System);
e) SMP (Well Monitoring System).

CONTROL AND SUPERVISION SYSTEM (SCS), according to claim 1, characterized by being a distributed control system in a fault-tolerant automation network.

CONTROL AND SUPERVISION SYSTEM (SCS), according to claim 1, characterized by being formed by a set of power-over-communication modems, of the point-multipoint type, from the surface to the submarine completion control module (SCM- COMP).

CONTROL AND SUPERVISION SYSTEM (SCS), according to claim 1, characterized by providing the electrical supply and communication of the network nodes transparent to the submarine physical layout.

CONTROL AND SUPERVISION SYSTEM (SCS), according to claim 1, characterized by the fact that the SCM-COMP serves as an intelligent repeater that allows access to control and system data in case of failure in the umbilical, or in the UDEH ( Electro-Hydraulic Distribution Unit).

TELEMETRY AND CONTROL SYSTEM (STC), according to claim 1, characterized in that it comprises a workover STC equipped with a wireless telemetry module, battery module and upper module of the proximity coupler.

TELEMETRY AND CONTROL SYSTEM (STC), according to claim 1, characterized by the fact that the STC serves as an intelligent gateway, allowing not only control and data access, but the conversion of the network into an industry standard network.

PROXIMITY COUPLING (AP), according to claim 1, characterized by enabling the uncoupled lower completion.

PROXIMITY COUPLER (AP), according to claim 1, characterized by allowing the electrical supply and communication during the installation and re-entry of the electrical intelligent completion.

FLOW CONTROL SYSTEM (SCF), according to claim 1, characterized by a valve actuated by a spiral AFPM motor.

FLOW CONTROL SYSTEM (SCF), according to claim 1, characterized in that the spiral AFPM motor allows valve position control through helical movement, either for cage-type valves or for ball-type valves.

WELL MONITORING SYSTEM (SMP), according to claim 1, characterized by having point or almost distributed pressure and temperature sensors

TWO RACE SMART COMPLETION METHOD, according to the system defined in claim 1, characterized in that it comprises the following steps:

a) Descend COT with Running Tool, workover STC (STC + upper AP + TSF Module + Battery Module) and lower completion with lower AP, with open valves;
b) Optionally place a chelator or weak acid in the open well;
c) Close ICVs operating via workover STC or Proximity Telemetry Module;
d) Seat packer feedthrough and expandable open pit packers (against running tool and valves);
e) Carry out a packer feedthrough integrity test;
f) Carry out the integrity test of the expandable packers by monitoring the differential fall-off (using the pressure and temperature sensors of the intelligent completion), optionally opening ICV's and injecting them into the formations;
g) Close ICV's and test tightness;
h) Release Running Tool with workover STC;
i) Remove TOC;
j) Descend superior completion with superior AP and JEE;
k) Seating and locking AP;
l) Release JEE;
m) Seat and lock TH and perform TH and COP/COI tests;
n) Open lower LCI;
o) Perform stimulation of the lower zone;
p) Close lower ICV and open lower intermediate ICV;
q) Stimulate the lower intermediate zone;
r) Close lower intermediate ICV and open upper intermediate ICV;
s) Stimulate the upper intermediate zone;
t) Close upper intermediate ICV and open upper ICV;
u) Perform stimulation of the upper zone;
v) Close and test ICV's and DHSV;
w) Abandon well for SESV and install ANM.

INTELLIGENT COMPLETION METHOD IN A RACE, according to the system defined in claim 1, characterized in that it comprises the following steps:

a) Descend COP/COI with open LCIs;
b) Optionally place a chelator or weak acid in the open well;
c) Seat and lock TH and perform TH and COP/COI tests;
d) Closing ICVs;
e) Seating feedthrough packers and expandable open pit packers;
f) Carry out the integrity test of the expandable packers by monitoring the differential fall-off (using the pressure and temperature sensors of the intelligent completion), optionally opening ICV's and injecting them into the formations;
g) Open lower ICV;
h) Perform stimulation of the lower zone;
i) Close lower LCI and open lower intermediate LCI;
j) Stimulate the lower intermediate zone;
k) Close lower intermediate ICV and open upper intermediate ICV;
l) Perform stimulation of the upper intermediate zone;
m) Close upper intermediate ICV and open upper ICV;
n) Perform stimulation of the upper zone;
o) Close and test ICV's and DHSV;
p) Abandon well for SESV and install ANM.